[發(fā)明專利]一種高溫超導(dǎo)帶材焊接封裝一體化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010643516.3
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111715958A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張永軍;蔡傳兵;陸齊;張軒;孫佳陽;胡宏偉;梁飛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海上創(chuàng)超導(dǎo)科技有限公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K1/06
• 代理公司: 上海浦東良風(fēng)專利代理有限責(zé)任公司 31113
• 代理人: 張勁風(fēng)

本發(fā)明提供了一種高溫超導(dǎo)帶材焊接封裝一體化方法，主要解決現(xiàn)有高溫超導(dǎo)帶材封裝后再焊接的接頭強度較低、接頭處與原始帶材的厚度差異大，表面不平整，機械性能以及彎曲性能較差等技術(shù)問題。技術(shù)方案：一種高溫超導(dǎo)帶材焊接封裝一體化方法，包括以下步驟：a、超導(dǎo)芯帶A和超導(dǎo)芯帶B采用電阻點焊或金屬超聲波點焊方式焊接在一起。b、采用高熔點焊料片，將超導(dǎo)芯帶C均勻釬焊在超導(dǎo)芯帶A和超導(dǎo)芯帶B的連接處。c、采用焊錫層壓封裝裝置將上封裝層、超導(dǎo)芯帶部分和下封裝層封裝在一起，形成夾層結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)帶材。本發(fā)明適宜第二代高溫超導(dǎo)帶材產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超導(dǎo)帶材焊接封裝，特別涉及一種高溫超導(dǎo)帶材焊接封裝一體化方法。

背景技術(shù)

自1987年Y-Ba-Cu-O (YBCO) 被發(fā)現(xiàn)以來的30多年里，由于其載流能力強、熱損低或無熱損等諸多優(yōu)點，RE-Ba-Cu-O (REBCO，RE=稀土元素) 超導(dǎo)體得到重大發(fā)展，制備長度達到百米，甚至上千米量級，第二代高溫超導(dǎo)（2G-HTS）帶材在世界各地已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)，并逐步在許多場景中得到應(yīng)用。

高溫超導(dǎo)帶材在電力傳輸（如繞制超導(dǎo)電纜）、大型磁體和超導(dǎo)電機等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，但同時對高溫超導(dǎo)帶材的要求也越來越高，現(xiàn)有加工工藝可以提供幾百米到千米量級的高溫超導(dǎo)帶材，顯然不能滿足超導(dǎo)裝置對長度的要求，所以實際應(yīng)用中必然要使用大量的接頭。

此外，隨著帶材制備長度的增加，對成品率和技術(shù)的要求也越高，同時其單價也就越高。因此，無論從技術(shù)還是經(jīng)濟上看，對高溫超導(dǎo)帶材焊接技術(shù)及接頭電阻特性的研究都具有重要意義。

焊接接頭具有兩個重要的參數(shù)，一是接頭電阻，二是機械強度及厚度要求。一般要求接頭電阻盡可能小，這樣可以提高超導(dǎo)設(shè)備運行的穩(wěn)定性，使帶材在液氮中運行時發(fā)熱較少，從而可降低液氮的揮發(fā)，提高設(shè)備的整體性能。具有較高機械強度以及與原始帶材厚度差異較小，非常有利于下游超導(dǎo)裝置的制作，如超導(dǎo)電纜的繞制等。

目前，普遍采用的焊接接頭制作方法是，封裝后的成品帶材通過搭接或橋接的方式進行焊接，其接頭電阻可達10^-8Ω量級，滿足商業(yè)化的應(yīng)用，但其接頭強度較低，同時，厚度大于原始帶材厚度的2倍。接頭處與原始帶材的厚度差異，表面不平整，機械性能以及彎曲性能較差，對制作超導(dǎo)裝置非常不利，如高溫超導(dǎo)電纜的繞制等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種高溫超導(dǎo)帶材焊接封裝一體化方法。主要解決現(xiàn)有高溫超導(dǎo)帶材封裝后再焊接存在的接頭強度較低、接頭處與原始帶材的厚度差異，表面不平整，機械性能以及彎曲性能較差等技術(shù)問題。

本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種高溫超導(dǎo)帶材焊接封裝一體化方法，包括以下步驟：

a、超導(dǎo)芯帶A和超導(dǎo)芯帶B采用電阻點焊或金屬超聲波點焊方式焊接在一起。b、采用高熔點焊料片，將超導(dǎo)芯帶C均勻釬焊在超導(dǎo)芯帶A和超導(dǎo)芯帶B的連接處。

c、采用焊錫層壓封裝置將上封裝層、超導(dǎo)芯帶部分和下封裝層封裝在一起，形成夾層結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)帶材。

對于步驟a，超導(dǎo)芯帶A一端的超導(dǎo)面?zhèn)群统瑢?dǎo)芯帶B一端的基帶面?zhèn)龋韧ㄟ^腐蝕或機械打磨方式，使厚度減為原來的1/2，再剪去多余長度，使超導(dǎo)芯帶A端部超導(dǎo)面?zhèn)雀g面和超導(dǎo)芯帶B端部基帶面?zhèn)雀g面的長度2mm，疊加后的厚度不大于超導(dǎo)芯帶A和超導(dǎo)芯帶B的厚度。既具有良好的機械強度，又不增加整體帶材的厚度。超導(dǎo)芯帶A端部超導(dǎo)面?zhèn)雀g面和超導(dǎo)芯帶B端部基帶面?zhèn)雀g面通過電阻點焊的方式焊接在一起，增加其機械強度，同時，亦可采用金屬超聲波焊接連接方式進行連接，同樣不降低機械強度。采用超聲波焊接即是利用超聲波頻率（超過16KHz）的機械振動能量、在靜壓力的作用下，實現(xiàn)接頭間的冶金結(jié)合，形成固態(tài)連接，非常有利于薄帶材的焊接。

對于步驟b，為防止后續(xù)封裝過程中超導(dǎo)芯帶C脫落，將超導(dǎo)芯帶C一端焊接固定在超導(dǎo)芯帶B的焊接固定點。